人教版必修2%E3%80%8078%E3%80%80機(jī)械能守恒定律%E3%80%80學(xué)案

1、8. 機(jī)械能守恒定律一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是機(jī)械能，能夠分析物體的動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題。2.能根據(jù)動能定理和重力做功與重力勢能的變化之間的關(guān)系，推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。3.理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容會根據(jù)其條件判斷機(jī)械能是否守恒。4.能用機(jī)械能守恒定律解決實際問題，并理解其優(yōu)越性。二、重難點分析重點：理解機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容會根據(jù)其條件判斷機(jī)械能是否守恒。難點：能根據(jù)動能定理和重力做功與重力勢能的變化之間的關(guān)系，推導(dǎo)出機(jī)械能守恒定律。三、學(xué)習(xí)過程（一）自主學(xué)習(xí)【動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化】1.重力勢能與動能。物體由自由下落或沿光滑斜面下滑時，重力對物體做正功，物體的重力勢能減少，動能增加，重力

2、勢能轉(zhuǎn)化成了動能，如圖所示。2.彈性勢能與動能。被壓縮的彈簧具有彈性勢能，彈簧恢復(fù)原來形狀的過程，彈力做正功，彈性勢能減少，被彈出的物體的動能增加，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，如圖所示。3.機(jī)械能。重力勢能、彈性勢能和動能的總稱，通過重力或彈力做功，機(jī)械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式?！緳C(jī)械能守恒定律】1.推導(dǎo)。2.內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。3.守恒定律表達(dá)式：(1)Ek2Ek1Ep1Ep2即Ek增Ep減。(2)Ek2Ep2Ek1Ep1。(3)E2E1。4.守衡條件：只有重力或彈力做功。（二）學(xué)習(xí)探究機(jī)械能守恒定律與圓周運動的綜合應(yīng)用【方法

3、指導(dǎo)】物體做圓周運動時，如果運動過程中只有重力做功，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，根據(jù)機(jī)械能守恒定律可求出物體在圓周的最高點（或最低點）的速度。此類問題中物體的運動往往分為多個過程，綜合性比較強(qiáng)【審題技巧】在讀、審題時要把握好以下幾點：(1)要分清是全過程還是某一個過程機(jī)械能守恒。(2)抓好豎直面內(nèi)圓周運動的臨界條件。(3)列好輔助方程（牛頓第二定律方程）。【典例剖析】如圖所示，光滑的水平軌道與光滑的豎直半圓軌道相切，半圓軌道半徑R0.4 m。一個小球停放在水平軌道上，現(xiàn)給小球一個v05 m/s的初速度（g取10 m/s2）。(1)求小球從C點飛出時的速度大小。(2)小球到達(dá)C點時，對軌道的作用力是小球

4、重力的幾倍？(3)小球從C點拋出后，經(jīng)多長時間落地？(4)落地時速度有多大？解析：(1)小球從B點到C點的過程機(jī)械能守恒，則有mvmg2Rmv，解得vC，代入數(shù)據(jù)解得vC3 m/s。(2)對C點由牛頓第二定律得：FCmgm，解得FCmmg1.25mg，由牛頓第三定律可知小球?qū)壍赖膲毫樾∏虻闹亓Φ?.25倍。(3)小球從C點開始做平拋運動，則有：2Rgt2，解得t0.4 s。(4)由于小球沿軌道運動及平拋運動的整個過程中機(jī)械能守恒，所以落地時速度大小等于v05 m/s。答案：(1)3 m/s(2)1.25倍(3)0.4 s(4)5 m/s四、同步練習(xí)1.物體在平衡力作用下運動的過程中，下列說

5、法正確的是( )A.機(jī)械能一定不變B.物體的動能保持不變，而勢能一定變化C.若物體的勢能變化，則機(jī)械能一定變化D.若物體的勢能變化，則機(jī)械能不一定有變化解析：由于物體在平衡力的作用下做勻速直線運動，所以物體的動能不變，而勢能可能不變，也可能變化，當(dāng)物體的勢能變化時，機(jī)械能一定變化，當(dāng)物體的勢能不變時，機(jī)械能一定不變，故C正確，A、B、D錯誤。答案：C2.如圖所示，一斜面放在光滑的水平面上，一個小物體從斜面頂端無摩擦地自由滑下，則在下滑的過程中( )A.斜面對小物體的彈力做的功為零B.小物體的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為小物體的動能C.小物體的機(jī)械能不守恒D.小物體、斜面和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：小

6、物體、斜面和地球三者機(jī)械能守恒，選項D正確。而小物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為它和斜面的動能；斜面的重力勢能不變，動能增加，則其機(jī)械能增加，斜面對小物體做負(fù)功，故選項A、B錯誤，C正確。答案：CD3.質(zhì)量為m的小球從高H處由靜止開始自由下落，以地面作為參考平面。當(dāng)小球的動能和重力勢能相等時，重力的瞬時功率為：( )A.2mgB.mgC.mg/2D.mg/3解析：動能和重力勢能相等時，下落高度為hH/2，速度v，故Pmgvmg，B選項正確。答案：B五、自我測評1.如圖所示，具有一定初速度的物塊，沿傾角為30的粗糙斜面向上運動的過程中，受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用，這時物塊的加速度大小為4 m/s2，

7、方向沿斜面向下，那么，在物塊向上運動的過程中，下列說法正確的是( )A.物塊的機(jī)械能一定增加B.物塊的機(jī)械能一定減小C.物塊的機(jī)械能可能不變D.物塊的機(jī)械能可能增加也可能減小解析：機(jī)械能變化的原因是非重力、彈力做功，題中除重力外，有拉力F和摩擦力Ff做功，則機(jī)械能的變化決定于F與Ff做功大小關(guān)系。由mgsin FfFma知：FFfmgsin 30ma0，即FFf，故F做正功多于克服摩擦力做功，故機(jī)械能增加。A項正確。答案：A2.水平飛行的子彈打中放在光滑水平面上的木塊，并留在木塊中，下列關(guān)于機(jī)械能敘述不正確的是( )A.子彈的機(jī)械能不守恒B.木塊的機(jī)械能不守恒C.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D.子彈動能的減少量大于木塊動能的增加量解析：由于子彈與木塊之間存在摩擦力，因而有內(nèi)能產(chǎn)生，對于子彈本身、木塊本身及系統(tǒng)來說機(jī)械能都不守恒，子彈動能減少量大于木塊動能增加量，因而選項A、B、D正確，選項C錯誤。答案：C六、小結(jié)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的步驟：1.根據(jù)題意，選取研究對象（物體或系統(tǒng)）；